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Drehschiebergehäuse für Verbrennungskraftmaschinen u. dgl. mit nachgiebigem
Decket. Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehschiebergehäuse für Verbrennungskraftmaschirien
u. dgl.
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Bei Benutzung- eines Drehschiebers für diese Maschinen ist es bekanntlich
notwendig, daß der Drehschieber in der zylindrischer Bohrung des Schiebergehäuses
genau eingepaßt ist. Beim Arbeiten der Maschine wird der Drehschieber heißer als
die Wand des Schiebergehäuses, und der Schieber sowie die
Geh-iusebohrung
dehnen sich um verschiedene Beträge aus. Wenn der Drehschieber im kalten Zustande
genau eingepaßt ist, so sitzt er zu fest; wenn er heiß wird, und wenn anderseits
der Schieber im heißen Zustand richtig paßt, so sitzt er im kalten Zustand wieder
zu locker.
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Um ein unbedingt zuverlässiges Arbeiten des Drehschiebers zu gewährleisten,
ist gemäß der Erfindung die Einrichtung so getroffen, daß das Drehschiebergehäuse
einen starren zylinderflächigen Bügel aufweist, der an seinen beiden Aufliegekanten
fest angeschlossen ist, sich aber im übrigen frei in radialer Richttang ausdehnen
kann.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Abb. i ist eine Seitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Teil weggebrochen
ist und der Vergaser sowie die Luftleitung zu diesem schematisch und in sehr kleinem
Maßstab dargestellt sind.
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Abb. a ist ein mittlerer Längsschnitt durch das Ventil oder den Drehschieber,
wobei Teile weggebrochen sind.
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Abb. 3 und 4 sind Schnitte nach 3-3 und 4-4 der Abb. i.
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Abb. 5 ist ein der Abb.4 gleicher Schnitt, der jedoch die seitlichen
Spiele in einem vergrößerten Maßstab zeigt, wie sie im kalten Zustand der Teile
vorhanden sind.
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Abb. 6 ist eine der Abb. 5 gleiche Darstellung« bei der Lage der Teile
im höchsterhitzten Zustand des Drehschiebers.
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Abb. 7 ist eine schaubildliche Darstellung des ausdehnbaren Gehäuseteiles
mit einer geringen Abänderung gegenüber demjenigen der Abb. i und a, und Abb. 8
veranschaulicht eine weitereAbänderung im Schnitt.
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Die Erfindung ist veranschaulicht in Anwendungbei einerVierzylinder-Verbrennungskraftmaschine,
die mit den Zylindern io, dem Kolben i i sowie dem Wassermantel 12 versehen ist.
Das den Zylinderblock bildende Gußstück enthält den Zylinderkopf 13, der an seiner
oberen Fläche einen im wesentlichen halbzylindrischen Kanal aufweist, welcher den
Ventil- oder Schiebersitz darstellt und ungefähr eine Hälfte der Kammer für den
Schieber bildet. Der Kopf 13 besitzt einen Einlaßschlitz oder -öffnung 14, eine
Auslaßöffnung und eine Zylinderöffnung 16 für jeden Z_y linder. Die letztere erstreckt
sich von dem Ventil- oder Schiebersitz nach der Arbeitskammer, während die Ein-
und Auslaßöffnungen auf gegenüberliegenden Seiten derselben sich befinden und mit
geeigneten Leitungen verbunden sind. Der Drehschieber hat im wesentlichen eine rohrförmige
Ausbildung, wobei der Hauptteil der äußeren Umfangswandung 17 zylindrisch ist. Teile
der Wandung sind derart, daß ein Paar Vertiefungen oder Kanäle 18 gebildet wird,
die jedem Zylinder entsprechen. Jeder Kanal hat eine Länge, die im wesentlichen
gleich ist der Länge der Schlitze, die die Öffnungen 14, 1 5 und 16 bilden, sowie
eine solche Weite, daß er die Öffnung 16 entweder mit der Öffnung 14 oder 15 verbinden,
aber diese selbst nicht unmittelbar verbinden kann. Der in Abb. 4 veranschaulichte
Drehschieber soll sich in der Uhrzeigerrichtung drehen, und er ist in der Lage dargestellt,
die er unmittelbar nach dem Schließen der Auspufföffnung und gerade vor dem Öffnen
der Einlaßöffnung einnimmt. Der mit den zwei Nebenkanälen iS für jeden Zylinder
versehene Drehschieber sollte von der Kurbelwelle durch ein Übersetzungsgetriebe
von 4 : i angetrieben werden. Es ist klar, daß irgendeine andere beliebige Anzahl
von Nebenkanälen im Schieber bei entsprechender Änderung derAbmessungen sowie der
Übersetzung vorgesehen werden kann. Wenn z. B. drei Kanäle für jeden Zylinder gewählt
werden, so wird der Schieber mittels einer Übersetzung von 6 : i angetrieben.
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Das Hauptmerkmal der Erfindung betrifft die verwendeten Mittel zur
Aufrechterhaltung eines dichten Zusammengriffs des Ventils mit einem Sitz bei veränderlichen
Temperaturverhältnissen. Zu diesem Zweck wird ein Gehäusewandteil 19 vorgesehen,
der annähernd halbzylindrische Form hat und gegenüber dem Kanal in (lern Zylinderkopf
liegt, um den Ausgleich des Umfangs des Schieber- oder Ventilgehäuses zu bilden.
Dieses Organ ig wird an seinen Rändern festgeklemmt, jedoch kann sich sein mittlerer
Teil, d. i. der der Zylinderöffnung gegenüberliegende Teil, in radialer Richtung
frei bewegen. Das Organ ig wird sich bei Änderung seiner Temperatur ausdehnen oder
zusammenziehen, und da es an seinen Rändern festgeklemmt ist, so wird diese Ausdehnung
oder Zusammenziehung eine Änderung in der Krümmung des Organs zur Folge haben, woraus
sich eine radiale Bewegung des der Öffnung 16 diametral gegenüberliegenden Teiles
ergibt. Das Organ i9 hat eine solche Dicke und besteht aus einem Metall mit solchem
Ausdehnungskoeffizienten, daß, wenn Temperaturänderungen Änderungen in dem Durchmesser
des Drehventils hervorrufen, die entsprechenden Änderungen in der Temperatur des
Organs i9, die infolge der von dem Ventil übertragenen Wärme entstehen, derart sind,
daß eine radiale Bewegung des mittleren Teiles des Organs i9 im wesentlichen gleich
der Zunahme des Durchmessers des Ventils selbst eintritt. .
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Da der Drehschieber einen dichten Zusammengriff mit dem Gehäuse an
dem Sitz bei
der Öffnung 16 haben soll und die Ausdehnung desVentils
nur i1iooo einesZolles beträgt, so ist es nicht möglich, in der Zeichming die vorgesehenen
Spiele genau anzugeben. In Abb.5 sind dieselben in sehr vergrößertem Maßstab eingezeichnet,
wobei die Lage der Teile angegeben ist, die sie im kalten Zustand einnehmen müssen.
Hierbei ist der Drehschieber an den beiden gegenüberliegenden Seiten, die um go°
versetzt zu der öfnung 16 liegen, frei von dem Gehäuse, während (las Organ ig derart
zusammengezogen ist, daß es mit der oberen Seite des Schiebers zusainmengreift und
diesen mit seinem Sitz an der Öffnung 16 in drehbaren Eingriff hält. Wenn der Schieber
die höchste Temperatur hat, kann (las Spiel an den beiden gegenüberliegenden Seiten
desselben im wesentlichen beseitigt sein oder aufhören, jedoch wird das Organ ig
stets seine vorher bestimmte Beziehung zu der oberen Seite des Schiebers ann.;ihernd
beibehalten, so daß sich das letztere an der Öffnung 16 immer auf seinem Sitz drehen
kann.
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Die bauliche Ausführung kann die folgende sein: Das Ausdehnungsorgan
ig wird mit dem Zylinderkopfblock vereinigt und die Öffnung oder Bohrung auf einen
Durchmesser ausgebohrt, der gleich ist dem Durchmesser des voll ausgedehnten Drehschiebers,
der einige Tausendstel eines Zolles größer als derjenige (-]es kalten Schiebers
ist. Die Ränder des Organs oder Gehäuseteiles ig werden dann so weggeschnitten,
daß derselbe so weit abwärts gehen kann, bis der Durchmesser der Bohrung, der die
Öffnung 16 schneidet, gleich ist (lern Durchmesser des Schiebers im kalten Zustande.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die ständige Beibehaltung desselben
Spiels, da dies unter gewissen Verhältnissen größer als unter anderen sein kann.
Der Gehäuseteil ig kann auf der oberen Seite des Drehschiebers reiben; «-arm geworden
dehnt er sich von dein Ventil weg etwas aus, worauf er sich, durch den Wassermantel
gekühlt, zusammenzieht und wieder auf dem Schieber reibt. Er wird dann eine so dichte
Lage zu dein Schieber einnehmen, daß er durch diesen erwärmt und der Ausdehnung
und Zusammenziehung desselben genau folgt.
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Für eine Einzylindermaschine kann ein einziger Gehäuseteil ig vorgesehen
werden, der finit dein unteren Teil des Zvlinderkopfes zusammenarbeitet, um das
S_hiebergehäuse zu bilden. Für eine Vielzyli.ndermaschine kann ein Teil ig für einen
einzigen Drehschieber benutzt werden, der die Öffnungen oder Schlitze sämtlicher
Zylinder steuert, oder aber der Teil ic) kann in kürzere Abschnitte unterteilt werden.
Wie besonders aus Abb. 2 ersichtlich, besteht der Drehschieber selbst aus zwei Abschnitten,
von denen jeder die Öffnungen von zwei Zylindern steuert, wobei die beiden Abschnitte
durch ineinandergreifende Aiis@itze 20 verbunden sind, die jede Relativdrehung der
Abschnitte verhindern. Eine relative Achsialbewegung der beiden Abschnitte kann
durch einen federnden Verriegelungsring 21 verhindert werden, der in eine Nut an
der inneren Fläche der sich übergreifenden Ansätze an den Stoßenden eingreift.
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De<- Drehschieber ist zweckmäßig in Kugellagern 22 gelagert, und
zwar sind (frei solcher vorhanden, eins an jedem Ende des Schiebers und eins zwischen
den beiden Schieberabschnitten. Auf diese Weise erhält der Drehschieber eine sogenannte
»Dreipunktaufhängung«. Die inneren Laufringe der Kugellager können auf die im Durchmesser
verringerten Teile des Schiebers aufgebracht werden, während die äußeren Laufringe
im wesentlichen denselben Außendurchmesser wie der Schieber haben können. Da die
Kugellager der Erwärmung und Ausdehnung unterliegen, so kann ein einziges Ausdehnungsorgan
ig benutzt werden, um die Außenringe sowohl in ihrer Lage zu halten, als die obere
Wand der Schieberkammer zu bilden. Die Kugellager erhalten zweckmäßig einen Außendurchmesser
um einige Tausendstel eines Zolles größer als derjenige des Drehschiebers, und der
Kanal in dem Zylinderkopf wird mit sehr kleinen Quernuten versehen, die die Laufringe
aufnehmen und die untere Seite des Schiebers in dichtem Zusammengriff mit der unteren
Seite der Schieberkammer an dem Sitz oder Schlitz bringen.
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Zum Schmieren der verschiedenen Kugellager sind Mittel vorgesehen,
die die Drehung des Schiebers zur Erleichterung des Ölumlaufs benutzen. Wie aus
Abb. 2 ersichtlich, wird das öl dein Kugellager an einem Ende durch eine Leitung
25 zugeführt und von hier durch eine Leitung 2q. zu dem mittleren Kugellager weitergeleitet.
Die Leitung 24 liegt im Innern des Schiebers, und ihr Ende geht durch die Schieberwand
an Stellen hindurch, die den Laufrillen der beiden Lager gegenüberliegen. Die Leitung
24 ist annähernd schraubenförmig gebogen und kann sich längs irgendeines beliebigen
Teiles des Umfanges des Schiebers erstrecken oder eine beliebige Anzahl Windungen
zwischen einem und dem nächsten Lager machen. Die Steigung der Schraubenform der
Leitung ist so, daß sie wie eine Archimedische Schraube wirkt und die Drehung des
Schiebers das 01 zwingt, durch die Leitung 2d. in das nächste Lager zu fließen,
je schneller sich der Schieber dreht, desto größer wird die Treibwirkung auf das
0l
sein. Eine zweite gleiche Leitung 24. führt von dem mittleren Kugellager nach dem
anderen Endlager und wirkt nach demselben Prinzip. Die beiden Leitungen 24 führen
zweckmäßig nach diametral gegenüberliegenden Stellen des mittleren Kugellagers,
so daß in dieses Lager gefördertes 01 um die Hälfte herumlaufen muß, bis
es durch die andere Leitung austreten kann. Die Stirnflächen der Kugellager greifen
mit der Endfläche der Ventilabschnitte dicht zusammen, so daß wenig oder kein Öl
aus den Lagern in das Schiebergehäuse tritt.
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Zum Antrieb des Schiebers ist in der Zeichnung eine Welle 25 dargestellt,
die von der Kurbelwelle getrieben wird und ein Kegelrad 26 trägt, das in ein Kegelrad
27 auf dem Drehschieber eingreift. Die Räder 26 und 27 sitzen in einem Gehäuse,
welches 01
aus den benachbarten Kugellagern durch eine Öffnung 29 erhält.
Dieses Ü1 kann nach dem Schmieren der Triebräder durch ein Lager 30 für die senkrechte
Welle und dann nach unten durch eine die Welle 25 umgebende Büchse 31 gehen, um
gegebenenfalls in das Kurbelgehäuse zurückzukehren.
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Zum Zwecke der achsialen Ausdehnung des Schiebers ist das Gehäuse
mit einem nach innen gerichteten Flansch 32 versehen, der zwischen einem Flansch
des Kegelrades 27 und dem Laufring des benachbarten Lagers gehalten wird. Auf diese
Weise wird jede achsiale Bewegung dieses Endes des Schiebers verhindert. An dem
gegenüberliegenden Ende ist eine Platte 33 vorgesehen, die gegen Drehung gesichert
ist, jedoch durch eine Feder 34 in achsialer Richtung gegen das Kugellager gedrückt
wird. Diese Platte kann sich so bewegen und eine achsialeAusdehnung des Schiebers
zulassen, sie bildet aber immer einen Verschluß für die Außenseite der Laufrille
des benachbarten Kugellagers. Der innere Laufring des Lagers kann durch einen Federring
auf dem Schieber festgelegt werden.
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Um die Verhinderung einer zu hohen Erhitzung des Schiebers oder Ventils
zu unterstützen, ist das Getriebegehäuse 28 mit einem trichterartigen Lufteinlaß
35 versehen, durch den die Luft in das Innere des Drehschiebers tritt. Ist die Maschine
auf einem Automobil oder einem anderen sich bewegenden Fahrzeug angeordnet, so kann
der Trichter an dem vorderen Ende angebracht werden, so daß die Bewegung des Fahrzeuges
einen Luftstrom rückwärts durch den Schieber bewirkt. Zur weiteren Erleichterung
einer solchen Luftbewegung sowie zur Erleichterung der Bildung des Explosivgemischeswird
die Luft von dem hinteren Ende des Schiebers nach dem Vergaser gefördert. In Abb.
i ist ein Vergaser in sehr verkleinertem Maßstab schematisch dargestellt und durch
eine biegsame Leitung 37 mit dem Innern des Drehschiebers an dem hinteren Ende verbunden.
Diese Leitung ist in einem entsprechend verkleinerten Maßstab veranschaulicht. Die
Saugung der Maschine durch den Vergaser wird so die Luft durch die Leitung 37 und
den Drehschieber einsaugen.
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Zur Erleichterung der Kühlung des Drehschiebers ist ein oberer Gehäuseteil
38 vorgesehen, der an dem Zylinderkopf angebolzt und mit Wasserkanälen 39 von dem
Wassermantel der Zylinder aus versehen ist. Diese Einrichtung kann als Sammelkanal
40 zum Entfernen des Wassers aus den Wassermänteln rund um alle Zylinder herum sowie
zur Förderung desselben in den Radiator dienen. Die untere Wand 41 dieses oberen
Wassermantels kann so dicht als möglich an dem Ausdehnungsorgan i9 angeordnet werden,
jedoch nicht so nahe, daß dadurch die freie Bewegung desselben beeinträchtigt wird.
Der Abstand kann so sein, daß das Organ i9 unter äußerst heißen Verhältnissen mit
seinem mittleren Teil gerade die Wand 41 berührt. Diese Wand wird durch das Wasser
auf eine geringere Temperatur gehalten und trägt so mit dazu bei, das Organ i9 auf
eine niedrige Temperatur zu halten. Da das Organ i9 in unmittelbarer Berührung mit
dem Drehschieber steht oder doch demselben sehr nahe liegt, so wird es der Temperatur
des Schiebers folgen, aber zur Kühlung desselben in demselben Maße beitragen, wie
es selbst durch den oberen Wassermantel gekühlt wird. Der Luftraum zwischen ihm
und dem Wassermantel verhindert, daß es auf eine so niedrige Temperatur wie der
Mantel gehalten wird.
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Das Prinzip der Erfindung ist dasselbe bei einer luftgekühlten Maschine,
weshalb die Einzelheiten, sofern sie durch die Wassermantelkühlung bedingt werden,
für die Erfindung selbst nicht wesentlich sind.
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Das ausdehnbare Organig kann in manniä faltigen verschiedenen Formen
ausgeführt werden. Abb.7 veranschaulicht eine Ausführungsform, gemäß welcher dasselbe
aus besonderen Abschnitten gebildet ist. Die Abschnitte 42 haben die Form von Streifen
oder Bändern von größerer Dicke als die Zwischenteile 43 und eine Breite, die derjenigen
der Kugellager entspricht. Diese Abschnitte 42 können zum Halten der Kugellager
festgeklemmt werden, und die Zwischenabschnitte 43 könntn an ihren Rändern lediglich
durch das Festklemmen des oberen Wassermantelsteiles oder Kopfes gehalten werden.
Diese Anordnung ermöglicht es den verschiedenen Abschnitten, sich um verschiedene
Beträge auszudehnen, wenn die Temperatur
des Drehschiebers an einer
Stelle größer als an der anderen ist. Z. B. kann der Teil des Schiebers nahe dem
Ende, wo die Kühlluft durch den Trichter 35 eintritt, wesentlich kühler sein als
Teile des Schiebers an dem anderen Ende. Eine solche Anordnung aus Abschnitten ermöglicht
die Erhaltung aller Teile des Schiebers sowie seines Gehäuses in sachgemäßem Betriebszustand.
Das Kugellager kann durch Ausdehnungsbänder 42 an seinem Platz gehalten werden,
während der Wassermantel aus Aluminium hergestellt sein kann und seine innere Wand
als Ausdehnungsglied an Stelle der Abschnitte 43 dient. Das Aluminium hat bekanntlich
einen sehr viel größeren Ausdehnungskoeffizienten als Gußeisen.
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Zur Erzielung einer größeren Expansion kann- das Ausdehnungsglied
mit einer oder mehreren Faltungen oder Wellungen versehen werden, voll denen jede
an der Innenfläche eine Nut und an der Außenfläche eine Wulst oder Rippe darstellt.
Diese Wellungen können sich in der Längsrichtung des Ausdehnungsgliedes erstrecken.
Es ist nur eine sehr geringe Schmierung des Drehschiebers selbst erforderlich, aber
es können trotzdem Aus-(lehnurgsnuten der eben beschriebenen und in Abb.8 dargestellten
Art zum Tragen einer mit 01 gesättigten Liderung dienen. die auf der Außenfläche
des Schiebers schleift und sie geölt hält.
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Der Drehschieber ist in der Zeichnung als Steuerschieber sowohl für
den Ein- als auch Auslaß aus dem Zylinder dargestellt, jedoch könnten hierfür auch
getrennte Schieber oder Ventile vorgesehen werden.